Meta Infinite Display 技术介绍

借助 VR，眼见为实。尽管音频和触觉（触觉技术）也发挥着重要作用，但视觉感知是印象的主要决定因素。无论是看起来像真人场景的现实景观还是精美开发的低多边形艺术都能给人留下深刻的印象。无论是充满现实主义、抽象主义还是介于两者之间，被令人眼花缭乱的 VR 图像包围的体验都是真正独特的。

然而，VR 仍然是一项正在发展的技术，在分享什么可以创造什么样的视频体验以及可以组合哪些技术在头显内创建所需视频等知识方面还没有取得太大进展。此外，业界对于如何定义 VR 视频质量也存在分歧。

当谈到视频质量时，许多人尝试应用传统上用于手机和电视等 2D 屏幕的相同原理和标准，但 VR 设备却截然不同。在电视上，您可以从一定的距离观看较大的屏幕，但在 VR 中，您可以从较近的距离观看较小的屏幕，用两个镜头将其放大并使用双眼视差将其叠加。就像通过相机镜头看电视一样，人眼看起来如何不仅取决于屏幕的分辨率，还取决于镜头放大率和清晰度等光学特性。

此外，与电视或手机不同，如果您移动头部，屏幕也会随之移动。由于屏幕就在您的正前方，并且您可以看到广阔的区域，因此如果没有从任何角度看起来都很自然的几何处理和绘图功能，就无法创建高质量的视频体验。因此，眼动追踪技术在VR的视频表现和视觉体验领域将变得越来越重要。

Meta 认为，业界需要就 VR 特定指标达成共识，以更好地了解整体性能。您不仅需要考虑显示分辨率，还需要考虑显示器和光学器件如何作为 VR 耳机中的系统协同工作。影响 VR 图像清晰度的因素有很多。特别重要的是系统分辨率（PPD：每度视角的像素）、清晰度（MTF：镜头调制传递函数）、对比度和颜色。下面，我们将讨论这四者中的每一个，包括它们与Meta Quest Pro中引入的新无限显示光学堆栈的关系 。

系统分辨率

当谈到VR头显的图像质量时，我们往往只关注显示分辨率，就像评估传统2D显示器一样。然而，由于显示器与光学系统协同工作，因此应根据整体系统分辨率进行评估。这以称为 PPD 的单位表示。PPD（每度像素）代表角分辨率，表示每度视场 (FOV) 的像素数。PPD越高的VR头戴设备可以说具有更好的系统分辨率。

在设计和制造 VR 耳机时，Meta 注重 PPD，以确保体验质量。Meta Quest Pro 耳机使用薄饼光学器件放大高像素密度显示屏上的图像，从而使系统分辨率达到 22 PPD，比 Meta Quest 2 (20 PPD) 高 10%。虽然它不是目前市场上最好的 VR 耳机，但它对于推出一款提供高品质 VR 并支持 MR（混合现实）的量产耳机来说是一个重要的里程碑，可以这么说。

Meta 也在进行投资以进一步推进这一目标。Reality Labs Research 的显示系统研究团队最近公布的Butterscotch 原型机将视角减少到 Meta Quest 2 的一半，并将 3K LCD 面板与新型混合镜头相结合，实现了 55 PPD 的系统分辨率。这是接近人眼分辨率的值（视网膜分辨率：人眼无法感知像素的更精细细节的图像质量水平；通常据说约为 60 PPD），并且是以下值：未来将被用于新的行业，它可能会成为标准。Butterscotch 是研究技术组合的原型，虽然不能保证将来会商业化，但有可能开发出一种结合高像素密度显示器和高清光学系统的产品，以达到分辨率人眼的水平。它包含在路线图中。

清晰度

现在，我们已经将PPD解释为衡量整个系统分辨率的指标，考虑了光学系统的每个组件，但VR图像清晰度的另一个经常被忽视的重要指标是清晰度。

这被表示为MTF（调制传递函数），它结合了分辨率和对比度，代表了光学系统可以表达的图像的精细程度。MTF 越高，图像越详细。在 VR 中，显示器上的图像是使用镜头放大的，这会因镜头而产生伪影（图像失真），因此有必要想出设计和制造方法来防止这种情况发生。还有一件事你应该知道。在电视等平面 2D 屏幕上，清晰度在各处都是一致的，但在 VR 中，镜头中心和周边的清晰度程度不同。因此，挑战在于提高中心和外围的MTF。

Meta Quest Pro 的中心清晰度为 0.98，边缘清晰度为 0.85*，与 Meta Quest 2 相比分别提高了 25% 和 50%。

对比度

这是显示器光学器件可以产生的最亮白色和最暗黑色之间的亮度比。值越高，图像越清晰。

Meta Quest Pro 采用专为高像素密度显示器设计的局部调光技术，通过控制 500 多个单独的 LED 块来提高对比度。结果，对比度提高了 75%，呈现更深的黑色，显着增强了观看体验。

此外，煎饼镜头在显示屏和左右镜片之间采用了独特的三偏光膜堆叠，可最大程度地减少图像重影并提高整体对比度，特别是从视野的中周边到外边缘。 。

颜色

色域和色彩再现精度是衡量VR耳机色彩表现性能的指标。色域是系统在光谱内可以共同表示的颜色范围。色彩再现精度是指显示器准确再现色彩的能力。两者对于创造真实且身临其境的体验都是至关重要的。

Meta Quest Pro 的 DCI-P3 色域覆盖范围是 Quest 2 的 1.3 倍。此外，新开发的色彩校准技术可保持左右眼图像色彩和亮度的适当差异。丰富而鲜明的色彩表现力使图像能够在整个视野中以极高的清晰度显示。

缩短光学堆栈

Meta Quest Pro配备了双元件镜头和超过10层的功能性光学膜。该基本概念由Reality Labs研究团队花费了大约两年的时间开发出来，在将之前处于研究阶段的硬件技术商业化方面取得了巨大成功。然而，薄饼透镜和偏光系统花了大约四年的时间才投入实际应用。为了高效地将产品商业化，产品和研究团队共同努力了一年多。

一个研究团队构建了一个原型，展示了未来的可能性，并且可能在 5 或 10 年内实现，但没有考虑成本或重量等实际问题。我们需要设计一些可以批量生产的东西。结果是设计完全独特的透镜和偏振堆叠，与现有产品显着不同。煎饼镜头和偏光系统本身并不是什么新鲜事，但当将它们融入到 VR 设备中并进行量产时，以前从未存在过的问题就浮现出来了。首先，没有公司能够制造和组装作为部件所需的超高精度镜片和偏光膜。我们的产品团队花了数年时间与行业密切合作，从头开始构建我们的供应链，并使我们的制造能力达到最先进的标准。Meta 是业内第一家与一级供应商建立广泛合作伙伴关系来开发和制造这些零件的公司。

因此，Meta 目前拥有 350 多项与光学技术相关的专利。它的应用使我们能够优化显示性能，同时缩小产品尺寸。

概括

当这些发明和技术被浓缩到一个消费设备中时，结果就是一套 VR 设备，它提高了文本的可读性、图像的清晰度、色彩的鲜艳度和体验的舒适度。当您在Immersed中的虚拟办公桌前阅读电子邮件、使用Figmin XR创建物理游戏或在Demeo: Dungeon Adventure中与朋友战斗怪物时，您都会有这种感觉 。

到此为止的过程对系统优化设计来说是一个挑战，要求产品团队将VR视频系统作为一个整体来考虑，而不是只关注单个组件。Meta的最终目标是追求整体用户体验的最高标准。虽然存在一些缺陷，但这是为了确保尽可能获得最高质量的观看体验而经过深思熟虑的选择。实现目标的旅程才刚刚开始。展望未来，Meta 将继续改进其无限显示技术，通过将 Meta Quest Pro 的新型薄饼镜头和偏振系统与更高分辨率的显示器相结合，它将显着提高 PPD 和其他领域的视频质量。我期待着可能这样做。

*此处的 MTF 是按 5 线/毫米（每毫米线对数）测量的。